JPH09325308A - 光変調器、短光パルス発生装置、光波形整形装置および光デマルチプレクサ装置 - Google Patents
光変調器、短光パルス発生装置、光波形整形装置および光デマルチプレクサ装置Info
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- JPH09325308A JPH09325308A JP8165160A JP16516096A JPH09325308A JP H09325308 A JPH09325308 A JP H09325308A JP 8165160 A JP8165160 A JP 8165160A JP 16516096 A JP16516096 A JP 16516096A JP H09325308 A JPH09325308 A JP H09325308A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気吸収型光変調器の偏光依存ロスをなく
す。 【解決手段】 入射光１は光サーキュレータ２、レンズ
３を介して電気吸収型光変調器４に入力され、変調信号
８に応じた強度変調を受ける。電気吸収型光変調器４か
ら出力された光信号はレンズ５を介してファラディ回転
子６に入力され、その４５゜偏光面が回転される。ファ
ラディ回転子６を通過した光信号は全反射ミラー７によ
り全反射されて再びファラディ回転子６に入力され、こ
こでさらに４５゜偏光面が回転されてレンズ５を通り、
電気吸収型光変調器４に再入射される。電気吸収型光変
調器４の出力はレンズ３、光サーキュレータ２を介して
出射される。入射光１がどのような偏光面をしていて
も、偏光面が９０゜回転されて電気吸収型光変調器４に
再入射されるので、挿入損失の偏光依存性を無くすこと
ができる。この光変調器を利用して、高性能の短光パル
ス発生装置、光波形再生装置および光デマルチプレクサ
を構成することができる。
す。 【解決手段】 入射光１は光サーキュレータ２、レンズ
３を介して電気吸収型光変調器４に入力され、変調信号
８に応じた強度変調を受ける。電気吸収型光変調器４か
ら出力された光信号はレンズ５を介してファラディ回転
子６に入力され、その４５゜偏光面が回転される。ファ
ラディ回転子６を通過した光信号は全反射ミラー７によ
り全反射されて再びファラディ回転子６に入力され、こ
こでさらに４５゜偏光面が回転されてレンズ５を通り、
電気吸収型光変調器４に再入射される。電気吸収型光変
調器４の出力はレンズ３、光サーキュレータ２を介して
出射される。入射光１がどのような偏光面をしていて
も、偏光面が９０゜回転されて電気吸収型光変調器４に
再入射されるので、挿入損失の偏光依存性を無くすこと
ができる。この光変調器を利用して、高性能の短光パル
ス発生装置、光波形再生装置および光デマルチプレクサ
を構成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光変調器並びに該
光変調器を使用した短光パルス発生装置、光波形整形装
置および光デマルチプレクサ装置に関する。
光変調器を使用した短光パルス発生装置、光波形整形装
置および光デマルチプレクサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光信号に対してデジタルの強
度変調を施す、すなわち光のオンオフ信号を形成するた
めに、ＤＦＢ（Distributed Feed Back ）−ＬＤなどの
単一波長のレーザダイオード装置を直接駆動することが
行われていた。しかしながら、この方法による場合に
は、発生される光のスペクトルが広がってしまうという
問題点がある。
度変調を施す、すなわち光のオンオフ信号を形成するた
めに、ＤＦＢ（Distributed Feed Back ）−ＬＤなどの
単一波長のレーザダイオード装置を直接駆動することが
行われていた。しかしながら、この方法による場合に
は、発生される光のスペクトルが広がってしまうという
問題点がある。
【０００３】そこで、超高速の変調や光領域での時分割
多重、位相変調、ソリトンの変調には、前記直接変調に
代えて外部変調器が用いられている。このような外部変
調器としては、電気光学効果を利用するものや電気（電
界）吸収効果を利用するものが用いられている。前記電
気光学効果を利用する光変調器は、ＬｉＮｂＯ3 などの
強誘電体結晶に電界を印加したときにその屈折率が変化
する現象を利用して位相変調や強度変調を行なうもので
あり、例えば、マッハツェンダー型変調器などが知られ
ている。また、前記電気吸収効果を利用するものは、半
導体の吸収端波長の移動が電界の２乗に比例するという
効果（フランツ・ケルディシュ効果）を利用したもの
で、１．５μｍ帯においては半導体層としてＩｎＧａＡ
ｓＰ等が用いられている。
多重、位相変調、ソリトンの変調には、前記直接変調に
代えて外部変調器が用いられている。このような外部変
調器としては、電気光学効果を利用するものや電気（電
界）吸収効果を利用するものが用いられている。前記電
気光学効果を利用する光変調器は、ＬｉＮｂＯ3 などの
強誘電体結晶に電界を印加したときにその屈折率が変化
する現象を利用して位相変調や強度変調を行なうもので
あり、例えば、マッハツェンダー型変調器などが知られ
ている。また、前記電気吸収効果を利用するものは、半
導体の吸収端波長の移動が電界の２乗に比例するという
効果（フランツ・ケルディシュ効果）を利用したもの
で、１．５μｍ帯においては半導体層としてＩｎＧａＡ
ｓＰ等が用いられている。
【０００４】図６はこの電気吸収型光変調器１００の構
造を模式的に示す図である。この図において、ｎ型Ｉｎ
Ｐ半導体基板１０１上に変調導波路となるＩｎＧａＡｓ
Ｐ層１０２が形成されており、該ＩｎＧａＡｓＰ層１０
２の両側には半絶縁性（SemiInsulator）ＩｎＰ１０３
が配置され、また、ＩｎＧａＡｓＰ層１０２の上方には
ｐ型ＩｎＰ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５を介
してｐ型電極１０６が設けられている。また、ｎ型Ｉｎ
Ｐ半導体基板１０１の下方にはｎ型電極１０７が設けら
れており、このｎ型電極１０７と前記ｐ型電極１０６と
の間に変調信号電圧を印加することにより、前記ＩｎＧ
ａＡｓＰ層１０２に印加される電界を変化させ光吸収特
性を変化させて、入射光に対して光強度変調を行なうも
のである。
造を模式的に示す図である。この図において、ｎ型Ｉｎ
Ｐ半導体基板１０１上に変調導波路となるＩｎＧａＡｓ
Ｐ層１０２が形成されており、該ＩｎＧａＡｓＰ層１０
２の両側には半絶縁性（SemiInsulator）ＩｎＰ１０３
が配置され、また、ＩｎＧａＡｓＰ層１０２の上方には
ｐ型ＩｎＰ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５を介
してｐ型電極１０６が設けられている。また、ｎ型Ｉｎ
Ｐ半導体基板１０１の下方にはｎ型電極１０７が設けら
れており、このｎ型電極１０７と前記ｐ型電極１０６と
の間に変調信号電圧を印加することにより、前記ＩｎＧ
ａＡｓＰ層１０２に印加される電界を変化させ光吸収特
性を変化させて、入射光に対して光強度変調を行なうも
のである。
【０００５】また、この電気吸収型光変調器の印加電圧
に対する光透過特性は、非線形な特性となり、光ソリト
ン通信に必要とされるｓｅｃｈ2 型の短光パルスを直接
生成するのに適しており、この電気吸収型光変調器を利
用した短光パルス発生装置が提案されている（特開平５
−２８３８０４号公報）。図７に、この短光パルス発生
装置の構成を示す。この図において、１００は前述した
構成を有する電気吸収型光変調器、１１０は単一波長光
を連続発振するＤＦＢ−ＬＤなどの半導体レーザ装置、
１１１は一定の直流バイアス電圧を供給する直流バイア
ス電圧源、１１２は正弦波信号を発生する正弦波発生器
であり、この直流バイアス電圧源１１１の出力と正弦波
発生器１１２の出力を加算した信号が前記電気吸収型光
変調器１００のｐ型電極１０６と前記ｎ型電極１０７間
に変調信号として印加されるようになされている。
に対する光透過特性は、非線形な特性となり、光ソリト
ン通信に必要とされるｓｅｃｈ2 型の短光パルスを直接
生成するのに適しており、この電気吸収型光変調器を利
用した短光パルス発生装置が提案されている（特開平５
−２８３８０４号公報）。図７に、この短光パルス発生
装置の構成を示す。この図において、１００は前述した
構成を有する電気吸収型光変調器、１１０は単一波長光
を連続発振するＤＦＢ−ＬＤなどの半導体レーザ装置、
１１１は一定の直流バイアス電圧を供給する直流バイア
ス電圧源、１１２は正弦波信号を発生する正弦波発生器
であり、この直流バイアス電圧源１１１の出力と正弦波
発生器１１２の出力を加算した信号が前記電気吸収型光
変調器１００のｐ型電極１０６と前記ｎ型電極１０７間
に変調信号として印加されるようになされている。
【０００６】このように構成された光パルス発生装置の
動作について図８を参照して説明する。この図におい
て、（ａ）は前記電気吸収型光変調器１００の印加電圧
対光透過特性であり、図示するように、正の電圧が印加
されたときには透過率はほぼ指数関数をもって減少して
いる。図８の（ｂ）はこの電気吸収型光変調器１００に
印加される変調電圧を図示するもので、前記直流電圧源
１１１により前記図８（ａ）における透過率がほぼ零と
なる電圧をバイアス電圧として発生させ、これに前記正
弦波発生器１１２から出力される正弦波信号を重畳した
電圧を前記ｐ型電極１０６とｎ型電極１０７との間に印
加する。これにより、電気吸収型光変調器１００からは
同図（ｃ）に示すような短光パルスが出力される。この
短光パルスはソリトン条件であるハイパボリックセカン
ト波形の時間波形の半値全幅とスペクトル半値全幅の積
０．３１５に極めて近い波形となる。
動作について図８を参照して説明する。この図におい
て、（ａ）は前記電気吸収型光変調器１００の印加電圧
対光透過特性であり、図示するように、正の電圧が印加
されたときには透過率はほぼ指数関数をもって減少して
いる。図８の（ｂ）はこの電気吸収型光変調器１００に
印加される変調電圧を図示するもので、前記直流電圧源
１１１により前記図８（ａ）における透過率がほぼ零と
なる電圧をバイアス電圧として発生させ、これに前記正
弦波発生器１１２から出力される正弦波信号を重畳した
電圧を前記ｐ型電極１０６とｎ型電極１０７との間に印
加する。これにより、電気吸収型光変調器１００からは
同図（ｃ）に示すような短光パルスが出力される。この
短光パルスはソリトン条件であるハイパボリックセカン
ト波形の時間波形の半値全幅とスペクトル半値全幅の積
０．３１５に極めて近い波形となる。
【０００７】また、このような電気吸収型光変調器１０
０を光時分割多重システムにおける光デマルチプレクサ
や光ソリトン伝送路における２Ｒ（Retiming／Reshapin
g ）中継器として使用することも提案されている（特開
平５−２８４１１７号公報、特開平７−７９１９８号公
報）。
０を光時分割多重システムにおける光デマルチプレクサ
や光ソリトン伝送路における２Ｒ（Retiming／Reshapin
g ）中継器として使用することも提案されている（特開
平５−２８４１１７号公報、特開平７−７９１９８号公
報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述したように電気吸
収型光変調器は各種の用途に用いられているが、挿入損
失の偏光依存性が大きいという性質を有している。これ
は、変調導波路となるＩｎＧａＡｓＰ層１０２の断面が
長方形となっている（例えば、横方向が約１μｍ、縦方
向が約０．２μｍ）ことに起因するものであり、入射光
の偏光面に応じて挿入損失に最大で０．５ｄＢ程度の差
が発生する。このことは、例えば光増幅器を使用する中
継系においては非常に大きな問題となる。すなわち、こ
のような中継系においては偏光依存性ロス（ＰＤＬ：po
larization Dependennt Loss) は１中継系全体で例えば
０．１ｄＢ以下であることが要求されており、各コンポ
ーネントにおいてはＰＤＬが０．０１ｄＢ以下であるこ
とが必要とされる。従って、電気吸収型光変調器を使用
する場合には、この偏光依存性ロスが大きいという性質
は非常に大きな問題となる。
収型光変調器は各種の用途に用いられているが、挿入損
失の偏光依存性が大きいという性質を有している。これ
は、変調導波路となるＩｎＧａＡｓＰ層１０２の断面が
長方形となっている（例えば、横方向が約１μｍ、縦方
向が約０．２μｍ）ことに起因するものであり、入射光
の偏光面に応じて挿入損失に最大で０．５ｄＢ程度の差
が発生する。このことは、例えば光増幅器を使用する中
継系においては非常に大きな問題となる。すなわち、こ
のような中継系においては偏光依存性ロス（ＰＤＬ：po
larization Dependennt Loss) は１中継系全体で例えば
０．１ｄＢ以下であることが要求されており、各コンポ
ーネントにおいてはＰＤＬが０．０１ｄＢ以下であるこ
とが必要とされる。従って、電気吸収型光変調器を使用
する場合には、この偏光依存性ロスが大きいという性質
は非常に大きな問題となる。
【０００９】そこで本発明は、偏光依存性ロスの無い電
気吸収型光変調器を提供することを目的としている。ま
た、該偏光依存性ロスの無い電気吸収型光変調器を用い
た短光パルス発生装置、光波形整形装置および光デマル
チプレクサ装置を提供することを目的としている。
気吸収型光変調器を提供することを目的としている。ま
た、該偏光依存性ロスの無い電気吸収型光変調器を用い
た短光パルス発生装置、光波形整形装置および光デマル
チプレクサ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光変調器は、第１の端子から入力される光
信号を第２の端子に出力するとともに第２の端子から入
力される光信号を第３の端子に出力する光機能素子と、
印加される電圧に応じて透過特性が変化する電気吸収型
光変調器と、入力光の偏光面を４５゜回転するファラデ
ィ回転子と、入力光を反射する反射ミラーとを有し、前
記光機能素子の第２の端子から出力される光信号が、前
記電気吸収型光変調器、前記ファラディ回転子を介して
反射ミラーに入射され、該反射ミラーにより反射された
光信号が前記ファラディ回転子および前記電気吸収型光
変調器を介して前記光機能素子の第２の端子に入力され
るようになされているものである。また、前記光機能素
子は、光サーキュレータとされているものである。
に、本発明の光変調器は、第１の端子から入力される光
信号を第２の端子に出力するとともに第２の端子から入
力される光信号を第３の端子に出力する光機能素子と、
印加される電圧に応じて透過特性が変化する電気吸収型
光変調器と、入力光の偏光面を４５゜回転するファラデ
ィ回転子と、入力光を反射する反射ミラーとを有し、前
記光機能素子の第２の端子から出力される光信号が、前
記電気吸収型光変調器、前記ファラディ回転子を介して
反射ミラーに入射され、該反射ミラーにより反射された
光信号が前記ファラディ回転子および前記電気吸収型光
変調器を介して前記光機能素子の第２の端子に入力され
るようになされているものである。また、前記光機能素
子は、光サーキュレータとされているものである。
【００１１】さらにまた、本発明の短光パルス発生装置
は、前記光変調器に単一波長で連続発振する半導体レー
ザの出力光を入力するとともに、所定の直流電圧により
バイアスされた正弦波電圧を印加するものである。
は、前記光変調器に単一波長で連続発振する半導体レー
ザの出力光を入力するとともに、所定の直流電圧により
バイアスされた正弦波電圧を印加するものである。
【００１２】さらにまた、本発明の光波形整形装置は、
入力光伝送信号を２分岐する光分岐器と、該光分岐器に
おいて分岐された光信号のうちの一方が入力される前記
光変調器と、前記光分岐器により分岐された光信号のう
ちの他方を受光し電気信号に変換する受光素子と、該受
光素子により変換された電気信号からその基本周波数成
分である前記入力光伝送信号に同期した正弦波状信号を
取り出す帯域通過フィルタと、該帯域通過フィルタの出
力信号を増幅する増幅器と、直流電圧を出力する直流電
圧源と、前記増幅器において増幅された正弦波電圧と前
記直流電圧源からの直流電圧との加算された信号に対し
て所定の遅延を与えて前記光変調器に印加する移相器と
を有するものである。
入力光伝送信号を２分岐する光分岐器と、該光分岐器に
おいて分岐された光信号のうちの一方が入力される前記
光変調器と、前記光分岐器により分岐された光信号のう
ちの他方を受光し電気信号に変換する受光素子と、該受
光素子により変換された電気信号からその基本周波数成
分である前記入力光伝送信号に同期した正弦波状信号を
取り出す帯域通過フィルタと、該帯域通過フィルタの出
力信号を増幅する増幅器と、直流電圧を出力する直流電
圧源と、前記増幅器において増幅された正弦波電圧と前
記直流電圧源からの直流電圧との加算された信号に対し
て所定の遅延を与えて前記光変調器に印加する移相器と
を有するものである。
【００１３】さらにまた、本発明の光デマルチプレクサ
装置は、複数の系統の光パルス信号をそれぞれ所定の位
相だけずらして加算することにより得られた光時分割多
重信号が入力され、該入力された光時分割多重信号を前
記複数の系統の光パルス信号に分離するための光デマル
チプレクサ装置であって、前記光時分割多重信号がそれ
ぞれ入力される複数の前記光変調器と、前記光時分割多
重信号を受光し電気信号に変換する受光素子と、該受光
素子により変換された電気信号からその基本周波数成分
である前記入力光時分割多重信号に同期した正弦波信号
を取り出す第１の帯域通過フィルタと、前記第１の帯域
通過フィルタから出力される基本周波数成分の正弦波信
号を前記系統の数に対応する分周比で分周する分周器
と、前記分周器の出力信号から前記光パルス信号の基本
周波数成分を有する正弦波信号を取り出す第２の帯域通
過フィルタと、該第２の帯域通過フィルタの出力を増幅
する増幅器と、該増幅器の出力信号にそれぞれ前記複数
の系統に対応した所定の遅延を与えて前記複数の光変調
器に印加する複数の移相器とを有するものである。
装置は、複数の系統の光パルス信号をそれぞれ所定の位
相だけずらして加算することにより得られた光時分割多
重信号が入力され、該入力された光時分割多重信号を前
記複数の系統の光パルス信号に分離するための光デマル
チプレクサ装置であって、前記光時分割多重信号がそれ
ぞれ入力される複数の前記光変調器と、前記光時分割多
重信号を受光し電気信号に変換する受光素子と、該受光
素子により変換された電気信号からその基本周波数成分
である前記入力光時分割多重信号に同期した正弦波信号
を取り出す第１の帯域通過フィルタと、前記第１の帯域
通過フィルタから出力される基本周波数成分の正弦波信
号を前記系統の数に対応する分周比で分周する分周器
と、前記分周器の出力信号から前記光パルス信号の基本
周波数成分を有する正弦波信号を取り出す第２の帯域通
過フィルタと、該第２の帯域通過フィルタの出力を増幅
する増幅器と、該増幅器の出力信号にそれぞれ前記複数
の系統に対応した所定の遅延を与えて前記複数の光変調
器に印加する複数の移相器とを有するものである。
【００１４】電気吸収型光変調器の出力光の偏光面を９
０゜回転させて、再度前記電気吸収型光変調器に入力さ
せているために、どのような偏光面を有する光信号が入
力された場合であっても、同一の挿入損失を受けること
となり、偏光依存性をなくすことができるようになる。
また、入力信号は２度変調導波路を通過することとな
り、単一の電気吸収型光変調器の有する透過特性の自乗
の透過特性を有する変調導波路を用いたことと等価にな
り、より急峻な短光パルスを生成することができ、高速
動作を可能とすることができる。また、変調のために印
加する電圧を低下させることが可能となる。
０゜回転させて、再度前記電気吸収型光変調器に入力さ
せているために、どのような偏光面を有する光信号が入
力された場合であっても、同一の挿入損失を受けること
となり、偏光依存性をなくすことができるようになる。
また、入力信号は２度変調導波路を通過することとな
り、単一の電気吸収型光変調器の有する透過特性の自乗
の透過特性を有する変調導波路を用いたことと等価にな
り、より急峻な短光パルスを生成することができ、高速
動作を可能とすることができる。また、変調のために印
加する電圧を低下させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に本発明の光変調器の構成を
示す。この図において、入射光１は光サーキュレータ２
の端子ａに入力され、その端子ｂから出力される。光サ
ーキュレータ２の端子ｂから出力された入射光はレンズ
３により集光されて、電気吸収型光変調器４のｄ端に入
力される。この電気吸収型光変調器４には変調信号８が
印加されており、この変調信号電圧に応じて前述のよう
に強度変調された入射光が電気吸収型光変調器４のｅ端
から出力される。この出力光はレンズ５により平行光と
され、ファラディ回転子６に入射されて、このファラデ
ィ回転子６を通過するときに偏光面が４５゜回転され
る。ファラディ回転子６を通過した光は全反射ミラー７
において全反射され、再びファラディ回転子６に入射さ
れ、これを通過するときに再び偏光面が４５゜回転され
る。このファラディ回転子６を通過した光はレンズ５に
より集光されて前記電気吸収型光変調器４にそのｅ端か
ら再入射される。この電気吸収型光変調器４のｅ端から
再入射された光は、該電気吸収型光変調器４において再
び光強度変調され、レンズ３を介して前記光サーキュレ
ータ２の端子ｂから入力され、その端子ｃから出射光８
が出力される。
示す。この図において、入射光１は光サーキュレータ２
の端子ａに入力され、その端子ｂから出力される。光サ
ーキュレータ２の端子ｂから出力された入射光はレンズ
３により集光されて、電気吸収型光変調器４のｄ端に入
力される。この電気吸収型光変調器４には変調信号８が
印加されており、この変調信号電圧に応じて前述のよう
に強度変調された入射光が電気吸収型光変調器４のｅ端
から出力される。この出力光はレンズ５により平行光と
され、ファラディ回転子６に入射されて、このファラデ
ィ回転子６を通過するときに偏光面が４５゜回転され
る。ファラディ回転子６を通過した光は全反射ミラー７
において全反射され、再びファラディ回転子６に入射さ
れ、これを通過するときに再び偏光面が４５゜回転され
る。このファラディ回転子６を通過した光はレンズ５に
より集光されて前記電気吸収型光変調器４にそのｅ端か
ら再入射される。この電気吸収型光変調器４のｅ端から
再入射された光は、該電気吸収型光変調器４において再
び光強度変調され、レンズ３を介して前記光サーキュレ
ータ２の端子ｂから入力され、その端子ｃから出射光８
が出力される。
【００１６】このように本発明の光変調器においては、
入射光は電気吸収型光変調器４を一度通過し、さらに、
偏光面が９０゜回転されて電気吸収型光変調器４を再度
通過することとなる。したがって、どのような偏光面を
有する入射光であっても電気吸収型光変調器４の挿入損
失は同一となり、偏光依存性ロスを０とすることができ
る。
入射光は電気吸収型光変調器４を一度通過し、さらに、
偏光面が９０゜回転されて電気吸収型光変調器４を再度
通過することとなる。したがって、どのような偏光面を
有する入射光であっても電気吸収型光変調器４の挿入損
失は同一となり、偏光依存性ロスを０とすることができ
る。
【００１７】なお、電気吸収型光変調器４を２度通過さ
せているため、前記電気吸収型光変調器４のｅ端から出
射された光信号が再びｅ端から入射されるまでの伝搬遅
延時間Δｔと、前記変調信号８の周期Ｔとが、Δｔ＝ｎ
Ｔ （ｎは整数） という関係を満たすようにすること
が必要である。これは、例えば、第１図中に矢印で示す
ように全反射ミラー７の位置を調整することにより実現
することができる。
せているため、前記電気吸収型光変調器４のｅ端から出
射された光信号が再びｅ端から入射されるまでの伝搬遅
延時間Δｔと、前記変調信号８の周期Ｔとが、Δｔ＝ｎ
Ｔ （ｎは整数） という関係を満たすようにすること
が必要である。これは、例えば、第１図中に矢印で示す
ように全反射ミラー７の位置を調整することにより実現
することができる。
【００１８】次に、このような本発明の光変調器を用い
た短光パルス発生装置について説明する。この短光パル
ス発生装置は、例えば光ソリトン伝送用のソリトン光源
として使用されるものである。図２の（ａ）は印加電圧
−光透過特性を示す図であり、実線は本発明の光変調器
における印加電圧−光透過特性、破線は前述した従来の
電気吸収型光変調器における印加電圧−光透過特性であ
る。前述したように、本発明の光変調器においては、入
射光は電気吸収型光変調器を２度通過するために、破線
で示す単一の電気吸収型光変調器の光透過特性よりも急
峻な特性となる。このような特性を有する本発明の光変
調器に、図２の（ｂ）に示すようにバイアスされた正弦
波電圧を電気吸収型光変調器４に変調電圧として印加す
ることにより、図２の（ｃ）に示すような短光パルスが
前記電気吸収型光変調器から出力される。この短光パル
スは、前述した従来の短光パルスよりもより急峻なもの
となる。
た短光パルス発生装置について説明する。この短光パル
ス発生装置は、例えば光ソリトン伝送用のソリトン光源
として使用されるものである。図２の（ａ）は印加電圧
−光透過特性を示す図であり、実線は本発明の光変調器
における印加電圧−光透過特性、破線は前述した従来の
電気吸収型光変調器における印加電圧−光透過特性であ
る。前述したように、本発明の光変調器においては、入
射光は電気吸収型光変調器を２度通過するために、破線
で示す単一の電気吸収型光変調器の光透過特性よりも急
峻な特性となる。このような特性を有する本発明の光変
調器に、図２の（ｂ）に示すようにバイアスされた正弦
波電圧を電気吸収型光変調器４に変調電圧として印加す
ることにより、図２の（ｃ）に示すような短光パルスが
前記電気吸収型光変調器から出力される。この短光パル
スは、前述した従来の短光パルスよりもより急峻なもの
となる。
【００１９】次に、本発明の光変調器を用いた光波形整
形装置について図３を参照して説明する。この光波形整
形装置は、光ソリトン通信システムにおけるリタイミン
グおよび波形整形を行う２Ｒ中継器として使用すること
ができるものである。この図において、長距離光ファイ
バ中を伝送してきた伝送光信号１１は必要に応じて光フ
ァイバ増幅器１２などにより増幅された後、３ｄＢカッ
プラ１３で２分岐される。カップラ１３で分岐された伝
送光信号のうち、一方の光信号は前述した本発明の光変
調器１０に入射される。他方の光信号は、受光素子（Ph
oto Detector）１４に入射されて電気信号に変換され
る。該電気信号は帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１５に入
力され、ここで伝送光信号１１の基本周波数成分のみが
抽出されて、増幅器１６において増幅され、さらに増幅
器１７において所定の振幅とされる。この増幅器１７か
ら出力される正弦波信号と、直流電圧源１８から出力さ
れる直流バイアス電圧とが加算され、位相シフト回路と
して働く移相器１９において正弦波のピーク位置が伝送
光信号１１のピーク位置と一致するように所定の遅延φ
を与えられた後、前記光変調器１０に印加される。
形装置について図３を参照して説明する。この光波形整
形装置は、光ソリトン通信システムにおけるリタイミン
グおよび波形整形を行う２Ｒ中継器として使用すること
ができるものである。この図において、長距離光ファイ
バ中を伝送してきた伝送光信号１１は必要に応じて光フ
ァイバ増幅器１２などにより増幅された後、３ｄＢカッ
プラ１３で２分岐される。カップラ１３で分岐された伝
送光信号のうち、一方の光信号は前述した本発明の光変
調器１０に入射される。他方の光信号は、受光素子（Ph
oto Detector）１４に入射されて電気信号に変換され
る。該電気信号は帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１５に入
力され、ここで伝送光信号１１の基本周波数成分のみが
抽出されて、増幅器１６において増幅され、さらに増幅
器１７において所定の振幅とされる。この増幅器１７か
ら出力される正弦波信号と、直流電圧源１８から出力さ
れる直流バイアス電圧とが加算され、位相シフト回路と
して働く移相器１９において正弦波のピーク位置が伝送
光信号１１のピーク位置と一致するように所定の遅延φ
を与えられた後、前記光変調器１０に印加される。
【００２０】例えば、伝送光信号１１が２０Ｇｂ／ｓの
信号であるとすると、前記ＢＰＦ１５からは、その基本
周波数成分である２０ＧＨｚの正弦波信号が出力され
る。この正弦波信号は増幅器１６において増幅された
後、振幅制限用の増幅器１７において所定の振幅を有す
る２０ＧＨｚの正弦波信号とされる。これにより、入力
された伝送光信号１１にタイミングジッタがあるときに
おいても、該タイミングジッタの除去された正弦波信号
が増幅器１７から出力されることとなる。また、前記増
幅器１７から出力される正弦波信号は前記直流電圧源１
８の出力である直流電圧と加算されて、前記図２（ｂ）
のような電圧とされ、この電圧が移相器１９において前
記伝送光信号１１とタイミングが一致するように所定量
だけ遅延されて前記光変調器１０に印加される。これに
より、この光変調器１０は、正しいタイミング時に透過
率が最大となるように駆動され、入力される伝送光信号
１１にタイミングジッタや波形の崩れがある場合には伝
送光波形の波形拡がり部分が減衰されて波形の中心位置
が正しいタイミング位置になるように波形が修正され
る。これにより、伝送光信号のリタイミングと波形整形
が行なわれる。
信号であるとすると、前記ＢＰＦ１５からは、その基本
周波数成分である２０ＧＨｚの正弦波信号が出力され
る。この正弦波信号は増幅器１６において増幅された
後、振幅制限用の増幅器１７において所定の振幅を有す
る２０ＧＨｚの正弦波信号とされる。これにより、入力
された伝送光信号１１にタイミングジッタがあるときに
おいても、該タイミングジッタの除去された正弦波信号
が増幅器１７から出力されることとなる。また、前記増
幅器１７から出力される正弦波信号は前記直流電圧源１
８の出力である直流電圧と加算されて、前記図２（ｂ）
のような電圧とされ、この電圧が移相器１９において前
記伝送光信号１１とタイミングが一致するように所定量
だけ遅延されて前記光変調器１０に印加される。これに
より、この光変調器１０は、正しいタイミング時に透過
率が最大となるように駆動され、入力される伝送光信号
１１にタイミングジッタや波形の崩れがある場合には伝
送光波形の波形拡がり部分が減衰されて波形の中心位置
が正しいタイミング位置になるように波形が修正され
る。これにより、伝送光信号のリタイミングと波形整形
が行なわれる。
【００２１】なお、この実施の形態においては、光ファ
イバ増幅器１２が挿入されているが、伝送光信号のレベ
ルが大きいときにはこの光ファイバ増幅器１２は必ずし
も必要ではなく、また、半導体による光増幅器等を使用
することもできる。
イバ増幅器１２が挿入されているが、伝送光信号のレベ
ルが大きいときにはこの光ファイバ増幅器１２は必ずし
も必要ではなく、また、半導体による光増幅器等を使用
することもできる。
【００２２】次に、前述した本発明の光変調器を光時分
割多重通信システムにおける光デマルチプレクサに適用
した実施の形態について説明する。この光時分割多重通
信システムは、図示しない送信側において、複数の系
統、例えば４個の１０Ｇｂ／ｓ光変調器を用いて、それ
ぞれ光強度変調された４３系統の１０Ｇｂ／ｓ光パルス
信号を発生し、これら４系統の光パルス信号を位相をず
らして合成することにより、４０Ｇｂ／ｓの光時分割変
調信号を送信するように構成されている。そして、受信
側において、光デマルチプレクサ装置を用いて、受信し
た光時分割信号から前記４系統の光パルス信号を分離
し、それぞれ対応する１０Ｇｂ／ｓ光受信器を用いて送
信された信号を復調するものである。
割多重通信システムにおける光デマルチプレクサに適用
した実施の形態について説明する。この光時分割多重通
信システムは、図示しない送信側において、複数の系
統、例えば４個の１０Ｇｂ／ｓ光変調器を用いて、それ
ぞれ光強度変調された４３系統の１０Ｇｂ／ｓ光パルス
信号を発生し、これら４系統の光パルス信号を位相をず
らして合成することにより、４０Ｇｂ／ｓの光時分割変
調信号を送信するように構成されている。そして、受信
側において、光デマルチプレクサ装置を用いて、受信し
た光時分割信号から前記４系統の光パルス信号を分離
し、それぞれ対応する１０Ｇｂ／ｓ光受信器を用いて送
信された信号を復調するものである。
【００２３】図４は、この光デマルチプレクサ装置の構
成を示すブロック図である。この図において、例えば４
０Ｇｂ／ｓの伝送光信号２０が入力され、その一部は３
ｄＢカップラ２１により分岐されて、受光素子２５に入
力され、ここで電気信号に変換される。この受光素子２
５の出力は伝送光信号の基本周波数を通過させる中心周
波数が４０ＧＨｚとされている帯域通過フィルタ２６に
入力され、該帯域通過フィルタ２６からは４０ＧＨｚの
正弦波信号が出力される。この信号は増幅器２７におい
て増幅された後、１／４分周器２８において分周され、
１０ＧＨｚの正弦波信号とされる。この１０ＧＨｚの正
弦波信号は増幅器３０において所定の振幅の信号とされ
た後、図示するようにそれぞれ所定の量だけ位相をシフ
トする移相器３５、３６、３７および３８を介して、そ
れぞれ対応する光変調器３１、３２、３３および３４に
印加される。各光変調器３１から３４は、前述した図１
に示した構成を有するものであり、３ｄＢカップラ２
２、２３および２４により分岐された伝送光信号が入力
されている。
成を示すブロック図である。この図において、例えば４
０Ｇｂ／ｓの伝送光信号２０が入力され、その一部は３
ｄＢカップラ２１により分岐されて、受光素子２５に入
力され、ここで電気信号に変換される。この受光素子２
５の出力は伝送光信号の基本周波数を通過させる中心周
波数が４０ＧＨｚとされている帯域通過フィルタ２６に
入力され、該帯域通過フィルタ２６からは４０ＧＨｚの
正弦波信号が出力される。この信号は増幅器２７におい
て増幅された後、１／４分周器２８において分周され、
１０ＧＨｚの正弦波信号とされる。この１０ＧＨｚの正
弦波信号は増幅器３０において所定の振幅の信号とされ
た後、図示するようにそれぞれ所定の量だけ位相をシフ
トする移相器３５、３６、３７および３８を介して、そ
れぞれ対応する光変調器３１、３２、３３および３４に
印加される。各光変調器３１から３４は、前述した図１
に示した構成を有するものであり、３ｄＢカップラ２
２、２３および２４により分岐された伝送光信号が入力
されている。
【００２４】この実施の形態における各光変調器３１〜
３４における動作について、図５を参照して説明する。
図５の（ａ）はこの光変調器における印加電圧−透過特
性を示す図であり、前述した図２の（ａ）と同一であ
る。このような透過特性を有する電圧吸収型光変調器に
図５の（ｂ）に示すような正弦波電圧を印加することに
より、当該電圧吸収型光変調器の透過特性は図５の
（ｃ）に示すように変化される。すなわち、この光変調
器は周期的に光信号を出力する光ゲートとして動作する
こととなる。
３４における動作について、図５を参照して説明する。
図５の（ａ）はこの光変調器における印加電圧−透過特
性を示す図であり、前述した図２の（ａ）と同一であ
る。このような透過特性を有する電圧吸収型光変調器に
図５の（ｂ）に示すような正弦波電圧を印加することに
より、当該電圧吸収型光変調器の透過特性は図５の
（ｃ）に示すように変化される。すなわち、この光変調
器は周期的に光信号を出力する光ゲートとして動作する
こととなる。
【００２５】前述したように、前記各光変調器３１〜３
４にはそれぞれ４０Ｇｂ／ｓの伝送光信号２０が入射さ
れている。また、各光変調器３１〜３４の電圧吸収型光
変調器にはそれぞれ所定の移相量φ１〜φ４を与える移
相器３５〜３８を介して前記増幅器３０から出力される
１０ＧＨｚの正弦波信号が印加されている。したがっ
て、各光変調器３１〜３４は図５に示したように光ゲー
トとして動作し、それぞれ所定のタイミングで入力され
る伝送光信号２０を抜き出す。これにより、入力される
４０Ｇｂ／ｓの光信号が４系統の１０Ｇｂ／ｓの光パル
ス信号に分離され、それぞれ対応する１０Ｇｂ／ｓ光受
信器３９〜４２に入力され復調されることとなる。
４にはそれぞれ４０Ｇｂ／ｓの伝送光信号２０が入射さ
れている。また、各光変調器３１〜３４の電圧吸収型光
変調器にはそれぞれ所定の移相量φ１〜φ４を与える移
相器３５〜３８を介して前記増幅器３０から出力される
１０ＧＨｚの正弦波信号が印加されている。したがっ
て、各光変調器３１〜３４は図５に示したように光ゲー
トとして動作し、それぞれ所定のタイミングで入力され
る伝送光信号２０を抜き出す。これにより、入力される
４０Ｇｂ／ｓの光信号が４系統の１０Ｇｂ／ｓの光パル
ス信号に分離され、それぞれ対応する１０Ｇｂ／ｓ光受
信器３９〜４２に入力され復調されることとなる。
【００２６】本発明の光デマルチプレクサは以上のよう
に本発明の光変調器を光ゲートとして使用して構成され
ているので、従来の光デマルチプレクサよりも急峻な特
性を有する光ゲートとすることができ、高速な光信号を
デマルチプレクスすることが可能となる。
に本発明の光変調器を光ゲートとして使用して構成され
ているので、従来の光デマルチプレクサよりも急峻な特
性を有する光ゲートとすることができ、高速な光信号を
デマルチプレクスすることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように構成されているので、本発
明の光変調器によれば、電気吸収型光変調器の偏光依存
性ロスを無くすことができる。また、この光変調器を使
用した本発明の短光パルス発生装置によれば、よりパル
ス幅の短い光パルスを発生させることができる。また、
従来よりも低電圧で、従来と同様のパルス幅を有する光
パルスを発生させることが可能となる。さらに、本発明
の光波形整形装置によれば、伝送光信号のタイミングジ
ッタをなくし、ソリトン波形の波形整形を行なうことが
可能となる。さらにまた、本発明の光デマルチプレクサ
によれば、光時分割多重通信システムにおいて、より高
速に動作する光デマルチプレクサを実現することができ
る。
明の光変調器によれば、電気吸収型光変調器の偏光依存
性ロスを無くすことができる。また、この光変調器を使
用した本発明の短光パルス発生装置によれば、よりパル
ス幅の短い光パルスを発生させることができる。また、
従来よりも低電圧で、従来と同様のパルス幅を有する光
パルスを発生させることが可能となる。さらに、本発明
の光波形整形装置によれば、伝送光信号のタイミングジ
ッタをなくし、ソリトン波形の波形整形を行なうことが
可能となる。さらにまた、本発明の光デマルチプレクサ
によれば、光時分割多重通信システムにおいて、より高
速に動作する光デマルチプレクサを実現することができ
る。
【図１】本発明の光変調器の構成を示す図である。
【図２】本発明の光変調器を用いた短光パルス発生装置
の動作を説明するための図である。
の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の光変調器を用いた光波形整形装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】本発明の光変調器を用いた光デマルチプレクサ
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の光デマルチプレクサの動作を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図６】電気吸収型光変調器の構造を示す図である。
【図７】従来の電気吸収型光変調器を使用した短光パル
ス発生装置のブロック図である。
ス発生装置のブロック図である。
【図８】図７の短光パルス発生装置の動作を説明するた
めの図である。
めの図である。
１ 入射光 ２ 光サーキュレータ ３、５ レンズ ４、１００ 電気吸収型光変調器 ６ ファラディ回転子 ７ 全反射ミラー ８ 変調信号 ９ 出射光 １０、３１、３２、３３、３４ 光変調器 １１、２０ 伝送光信号 １２ 光ファイバ増幅器 １３、２１ ３ｄＢカップラ １４、２５ 受光素子 １５、２６、２９ 帯域通過フィルタ １６、１７、２７、３０ 増幅器 １８、１１１ 直流電圧源 １９、３５、３６、３７、３８ 移相器 ２２、２３、２４ 光カップラ ２８ 分周器 ３９、４０、４１、４２ 光受信器 １０１ ｎ型ＩｎＰ基板 １０２ ＩｎＧａＡｓＰ層 １０３ 半絶縁体ＩｎＰ １０４ ｐ型ＩｎＰ １０５ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 １０６ ｐ型電極 １０７ ｎ型電極 １１０ 単一波長レーザ発生器 １１２ 正弦波発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号 国際 電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の端子から入力される光信号を第
２の端子に出力するとともに第２の端子から入力される
光信号を第３の端子に出力する光機能素子と、 印加される電圧に応じて透過特性が変化する電気吸収型
光変調器と、 入力光の偏光面を４５゜回転するファラディ回転子と、 入力光を反射する反射ミラーとを有し、 前記光機能素子の第２の端子から出力される光信号が、
前記電気吸収型光変調器、前記ファラディ回転子を介し
て反射ミラーに入射され、該反射ミラーにより反射され
た光信号が前記ファラディ回転子および前記電気吸収型
光変調器を介して前記光機能素子の第２の端子に入力さ
れるようになされていることを特徴とする光変調器。 - 【請求項２】 前記光機能素子は光サーキュレータと
されていることを特徴とする前記請求項１記載の光変調
器。 - 【請求項３】 前記請求項１あるいは２に記載の光変
調器に単一波長の連続光を入力するとともに、所定の直
流電圧によりバイアスされた正弦波電圧を印加すること
を特徴とする短光パルス発生装置。 - 【請求項４】 入力光伝送信号を２分岐する光分岐器
と、 該光分岐器において分岐された光信号のうちの一方が入
力される前記請求項１あるいは２に記載の光変調器と、 前記光分岐器により分岐された光信号のうちの他方を受
光し電気信号に変換する受光素子と、 該受光素子により変換された電気信号からその基本周波
数成分である前記入力光伝送信号に同期した正弦波状信
号を取り出す帯域通過フィルタと、 該帯域通過フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、 直流電圧を出力する直流電圧源と、 前記増幅器において増幅された正弦波電圧と前記直流電
圧源からの直流電圧との加算された信号に対して所定の
遅延を与えて前記光変調器に印加する移相器とを有する
ことを特徴とする光波形整形装置。 - 【請求項５】 複数の系統の光パルス信号をそれぞれ
所定の位相だけずらして加算することにより得られた光
時分割多重信号が入力され、該入力された光時分割多重
信号を前記複数の系統の光パルス信号に分離するための
光デマルチプレクサ装置であって、 前記光時分割多重信号がそれぞれ入力される前記請求項
１あるいは２に記載の複数の光変調器と、 前記光時分割多重信号を受光し電気信号に変換する受光
素子と、 該受光素子により変換された電気信号からその基本周波
数成分である前記入力光時分割多重信号に同期した正弦
波信号を取り出す第１の帯域通過フィルタと、 前記第１の帯域通過フィルタから出力される基本周波数
成分の正弦波信号を前記系統の数に対応する分周比で分
周する分周器と、 前記分周器の出力信号から前記光パルス信号の基本周波
数成分を有する正弦波信号を取り出す第２の帯域通過フ
ィルタと、 該第２の帯域通過フィルタの出力を増幅する増幅器と、 該増幅器の出力信号にそれぞれ前記複数の系統に対応し
た所定の遅延を与えて前記複数の光変調器に印加する複
数の移相器とを有することを特徴とする光デマルチプレ
クサ装置。
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|---|---|---|---|
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| JP8165160A JPH09325308A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 光変調器、短光パルス発生装置、光波形整形装置および光デマルチプレクサ装置 |
Publications (1)
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Family
ID=15807016
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